钢顶管由于其良好的封闭性和材料特性,越来越受到地下管道工程的青睐,钢顶管工程朝着大直径、长距离、深覆土的方向发展,由于管道荷载情况的越发复杂,管道的受力情况存在很多不确定性。因此钢顶管工程的发展不仅对施工技术提出更高的挑战,也对管道的受力分析提出更高的要求。针对管道受力研究不足的现状,本文依托黄浦江上游水源地连通管工程,采用数值模拟和现场监测的方法对顶管管道在施工过程中以及温度荷载下的受力变形进行研究。主要工作和研究成果如下:(1)通过二维、三维数值模拟,对大直径钢管在顶进过程中的受力特性进行研究。分析不同覆土厚度、不同施工工况下,大直径钢顶管的管土相互作用和管道本身受力。结果表明:接触面上纵向摩擦力在管道顶部和底部较大、两侧较小。环向摩擦力在管顶和管底的位置接近零,管道两侧的摩擦力较大。管节支护作用到土体以后,土压力分布变得均匀,埋深较浅时管道顶底土压力差异较大,埋深达到3倍管径时,顶底土压力差异不大。随着截面位置远离机头,纵向应力越来越大,环向应力变化不大。(2)采用现场监测的方法,分析了不同施工工况下顶力的变化情况,管线线型偏离设计轴线对管道受力的影响,以及千斤顶加载卸载下的受力状况变化。分析表明:实际状态下顶力与顶进距离有很强的线性相关性,监测得到的平均摩擦力较小,规范设计值偏于保守。轴线偏差导致管道偏心受力,导致管道一侧纵向应力增大,另一侧压应力减小,轴线偏差对环向应力影响不大,远离机头处的纵向应力较大,与数值分析结果相吻合。(3)采用有限元方法建立考虑管土相互作用的数值模型,配合现场监测数据,分析管道环向应力和纵向应力随温度的变化。结果表明:约束条件对管道应力有显著影响,约束释放有效降低温度应力70%以上,建议实际工程中采用伸缩节。温差6.5℃下,靠近管端约束处的环向和纵向应力改变量达25MPa左右,建议在管端采取保温措施。